威海電機是一(yi)種將電(dian)(dian)(dian)能轉換為機械(xie)能的裝置。大(da)多(duo)數(shu)電(dian)(dian)(dian)機通過(guo)電(dian)(dian)(dian)流(liu)在導線繞組中與磁場的相互作(zuo)用(yong)來(lai)產生扭矩，作(zuo)用(yong)在電(dian)(dian)(dian)機軸上(shang)形成力。電(dian)(dian)(dian)機應(ying)用(yong)場景眾(zhong)多(duo)，在消費市場、工(gong)業、車載(zai)等都有應(ying)用(yong)。

下(xia)面我們首先通過復盤(pan)海外高(gao)端(duan)電機(ji)(ji)廠商的(de)(de)發展歷程，了解率先布(bu)(bu)局高(gao)壁壘/新(xin)興領域+掌(zhang)握(wo)一體化技術、掌(zhang)握(wo)先發優勢是維持電機(ji)(ji)企業(ye)高(gao)利潤的(de)(de)關鍵。當前電機(ji)(ji)行業(ye)競爭(zheng)(zheng)激烈，人(ren)形(xing)機(ji)(ji)器人(ren)蓄勢待發，驅動電機(ji)(ji)廠商抓(zhua)住(zhu)技術更新(xin)迭代的(de)(de)機(ji)(ji)遇，及(ji)時(shi)布(bu)(bu)局伺服電機(ji)(ji)、空心杯(bei)電機(ji)(ji)、無框電機(ji)(ji)等，真正實現國產替代沖出重圍，在下(xia)一階段競爭(zheng)(zheng)中搶占先機(ji)(ji)。

01電機行業概述

1.電機定義及組成

電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)是一種(zhong)(zhong)利(li)用(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)與磁(ci)相互作用(yong)從(cong)而實現能(neng)(neng)量轉換與傳(chuan)遞的(de)機(ji)(ji)械(xie)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)裝置。廣(guang)義的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)包括電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)動機(ji)(ji)、發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)和(he)特種(zhong)(zhong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)動機(ji)(ji)從(cong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)系(xi)統吸收(shou)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)，向(xiang)機(ji)(ji)械(xie)系(xi)統輸出機(ji)(ji)械(xie)能(neng)(neng)，各(ge)(ge)類型(xing)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)廣(guang)泛(fan)應用(yong)于我(wo)國經濟生產(chan)各(ge)(ge)部門以及家用(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)中，主要(yao)作為驅動各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)機(ji)(ji)械(xie)設(she)備的(de)動力；發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)從(cong)機(ji)(ji)械(xie)系(xi)統吸收(shou)機(ji)(ji)械(xie)能(neng)(neng)，向(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)系(xi)統輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)，發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)和(he)相關設(she)備的(de)技術(shu)進(jin)步，使人們能(neng)(neng)夠利(li)用(yong)熱能(neng)(neng)、水能(neng)(neng)、核能(neng)(neng)以及風能(neng)(neng)、太陽能(neng)(neng)、生物質能(neng)(neng)等(deng)(deng)能(neng)(neng)源發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，向(xiang)國民(min)經濟各(ge)(ge)部門和(he)廣(guang)大城(cheng)鄉居(ju)民(min)提供所需(xu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)；特種(zhong)(zhong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)主要(yao)是指使用(yong)環(huan)境、生產(chan)工藝、技術(shu)標準等(deng)(deng)比較特殊而區別于普通電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)。

從(cong)結(jie)構上來看，不同類型電機結(jie)構雖(sui)然不同，但一般都是由三(san)大(da)部分(fen)組(zu)成，即固(gu)定部分(fen)、轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動部分(fen)和(he)輔助部分(fen)。固(gu)定部分(fen)主(zhu)要(yao)由定子機座、機架、定子鐵(tie)心、定子繞組(zu)、端蓋及底(di)板等(deng)(deng)(deng)導(dao)磁、導(dao)電和(he)支撐固(gu)定等(deng)(deng)(deng)結(jie)構部件組(zu)合；電機的轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動部分(fen)包括轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)軸、轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子鐵(tie)心、轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子支架、轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子繞組(zu)、集電環、換(huan)向器和(he)風扇等(deng)(deng)(deng)部件；輔助部分(fen)包括軸承、電刷和(he)冷卻(que)器等(deng)(deng)(deng)。

2.電機分類

電(dian)機有多種分(fen)類方式，按照應用領域分(fen)為(wei)動(dong)力電(dian)機和控制電(dian)機；按照電(dian)源類型(xing)分(fen)為(wei)直流電(dian)機和交流電(dian)機。

（1）按照應用領域(yu)分(fen)為動力電(dian)機(ji)和控制(zhi)電(dian)機(ji)

動(dong)(dong)力(li)電(dian)機(ji)輸出功率較大，注重(zhong)(zhong)電(dian)機(ji)的驅動(dong)(dong)、運行及制動(dong)(dong)性(xing)能(neng)，主要應用于汽車、家電(dian)、小型機(ji)床等(deng)領域。控(kong)(kong)制電(dian)機(ji)側重(zhong)(zhong)電(dian)機(ji)輸出量(liang)的幅(fu)頻特性(xing)、相頻特性(xing)及輸出特性(xing)的精(jing)度(du)(du)、靈敏(min)度(du)(du)、穩定性(xing)、線(xian)性(xing)度(du)(du)等(deng)指(zhi)標，精(jing)度(du)(du)高、響(xiang)應速度(du)(du)快，主要在(zai)自動(dong)(dong)控(kong)(kong)制系(xi)統中承(cheng)擔執行、檢(jian)測和解算功能(neng)。

1）動力電機

按照運(yun)動(dong)方(fang)式(shi)進一步分為旋轉電機(ji)(ji)(ji)和(he)直線(xian)電機(ji)(ji)(ji)。直線(xian)電機(ji)(ji)(ji)可看作(zuo)(zuo)由旋轉電機(ji)(ji)(ji)展平(ping)而(er)得，其(qi)定子(zi)叫(jiao)初(chu)級、轉子(zi)叫(jiao)次級，其(qi)優勢在于可以(yi)直接將電能(neng)轉換為直線(xian)運(yun)動(dong)的機(ji)(ji)(ji)械能(neng)，而(er)無需再(zai)借助中間(jian)轉換裝置。常(chang)見(jian)的直線(xian)電機(ji)(ji)(ji)可分為U型(xing)槽式(shi)、平(ping)板式(shi)和(he)管式(shi)。其(qi)主要(yao)應(ying)用(yong)于自動(dong)控(kong)制系(xi)統、短距(ju)離需要(yao)巨大直線(xian)運(yun)動(dong)能(neng)的裝置或作(zuo)(zuo)為長期(qi)連續運(yun)行的驅(qu)動(dong)電機(ji)(ji)(ji)，例如用(yong)于磁(ci)懸浮列車以(yi)及(ji)無鋼絲(si)繩電梯的驅(qu)動(dong)。

2）控制電機

按照控(kong)制方式(shi)進(jin)一(yi)步分為步進(jin)電機(ji)、伺(si)服電機(ji)、力(li)矩(ju)電機(ji)。

步進電(dian)機(ji)是一種把(ba)電(dian)脈沖信號轉(zhuan)換(huan)成角位移(yi)的電(dian)動機(ji)，每輸入一個脈沖信號，步進電(dian)機(ji)就按照設(she)定的方向轉(zhuan)動一個固(gu)定的角度(du)。其結構(gou)簡單但(dan)效(xiao)率和精度(du)較(jiao)低，多用于辦公(gong)自動化、通信設(she)備(bei)、印刷(shua)設(she)備(bei)等領域。 

伺服(fu)電(dian)機相較于步進(jin)電(dian)機增加了編碼器與(yu)反饋(kui)機制(zhi)(zhi)，使得驅動(dong)器可以根據目標(biao)值(zhi)與(yu)編碼器的(de)(de)反饋(kui)信號之間的(de)(de)差異來調整轉(zhuan)子轉(zhuan)動(dong)的(de)(de)角(jiao)度(du)，從(cong)而可實現更(geng)精(jing)密的(de)(de)控制(zhi)(zhi)，主要適用于半(ban)導體、光伏、鋰電(dian)、工(gong)業自動(dong)化、機器人等(deng)對(dui)于控制(zhi)(zhi)精(jing)度(du)、速度(du)響應、過載能力(li)及穩定性要求(qiu)高的(de)(de)領域。空(kong)心杯電(dian)機是一種特殊的(de)(de)伺服(fu)電(dian)機，采(cai)用無(wu)鐵(tie)(tie)芯轉(zhuan)子，呈空(kong)心的(de)(de)杯狀結構(gou)，內部環繞(rao)(rao)著繞(rao)(rao)組和磁鐵(tie)(tie)。

力(li)(li)矩(ju)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)是以(yi)扭矩(ju)為控制(zhi)方(fang)向的電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)，采用開環控制(zhi)。當(dang)(dang)負(fu)載轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)矩(ju)增(zeng)大(da)時(shi)能自(zi)動(dong)降低轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速，同時(shi)加大(da)輸(shu)出轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)矩(ju)，當(dang)(dang)負(fu)載轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)矩(ju)為一定值時(shi)改變電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)端電(dian)(dian)(dian)壓(ya)便可調(diao)速。在電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)低速甚至堵(du)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)（轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子無法(fa)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動(dong)）時(shi)仍能持續運轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)，不會(hui)造成電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)的損(sun)壞，并(bing)提(ti)供(gong)穩(wen)定的力(li)(li)矩(ju)給負(fu)載，具(ju)有低轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速、大(da)扭矩(ju)、過載能力(li)(li)強、響應快、特性(xing)線性(xing)度(du)好等優點。力(li)(li)矩(ju)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)分為有框力(li)(li)矩(ju)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)和無框力(li)(li)矩(ju)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)。

（2）按(an)照電(dian)源類型分為直流電(dian)機和(he)交流電(dian)機

直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)(ji)由直(zhi)流(liu)電(dian)源驅(qu)動，交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)(ji)由交(jiao)流(liu)電(dian)源驅(qu)動。直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)(ji)調速(su)(su)性能好、啟動力矩大，適用于在重(zhong)負載下啟動或需要均(jun)勻調節轉速(su)(su)的機(ji)(ji)械(xie)。交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)(ji)效(xiao)率(lv)高、噪音低，常用于家用電(dian)器中。

1）直流電機

按照(zhao)電刷的有無進一步(bu)分為(wei)有刷電機與無刷電機。對(dui)于直(zhi)流(liu)(liu)電機，為(wei)使轉子轉動需要不斷(duan)改變電流(liu)(liu)方(fang)向(xiang)。

有刷(shua)(shua)(shua)電(dian)(dian)機(ji)采用機(ji)械換向(xiang)，內部(bu)的(de)電(dian)(dian)樞和換向(xiang)器一起旋轉，而外部(bu)的(de)磁極和電(dian)(dian)刷(shua)(shua)(shua)都不動(dong)。通過換向(xiang)器與電(dian)(dian)刷(shua)(shua)(shua)的(de)交(jiao)替(ti)接(jie)觸，電(dian)(dian)機(ji)運(yun)行時電(dian)(dian)流的(de)方(fang)(fang)向(xiang)就會不斷(duan)改變，從而改變電(dian)(dian)機(ji)的(de)運(yun)動(dong)方(fang)(fang)向(xiang)。其優勢(shi)在于啟(qi)動(dong)快速、制動(dong)及(ji)時、調(diao)速平穩，并(bing)且啟(qi)動(dong)電(dian)(dian)流大(da)、在低速時扭(niu)矩(ju)大(da)，因而能帶很重的(de)負荷，常用在電(dian)(dian)鉆(zhan)等日常電(dian)(dian)動(dong)工具中。但由于換向(xiang)器與電(dian)(dian)刷(shua)(shua)(shua)之間(jian)存(cun)在摩擦，因而電(dian)(dian)刷(shua)(shua)(shua)易損耗、壽(shou)命短，并(bing)且效率較低。

無(wu)刷電機采(cai)用(yong)電氣(qi)換向，以霍爾元件等電子換向器替(ti)代了機械電刷裝置，其線圈(quan)不(bu)動而磁(ci)極旋轉。其原(yuan)理是(shi)通過霍爾元件感知永(yong)磁(ci)體磁(ci)極的位置，從而適時切(qie)換線圈(quan)中電流的方向，以產(chan)生正確方向的磁(ci)力來驅動電機。無(wu)刷電機的優(you)勢在于故障(zhang)率低、使(shi)用(yong)壽(shou)命長、運行(xing)時間和電壓比較穩定。

2）交流電機

交流(liu)(liu)電(dian)機(ji)(ji)按照電(dian)源類型(xing)分(fen)為(wei)(wei)單相(xiang)(xiang)電(dian)機(ji)(ji)與(yu)三(san)相(xiang)(xiang)電(dian)機(ji)(ji)。單相(xiang)(xiang)電(dian)機(ji)(ji)采(cai)用單相(xiang)(xiang)交流(liu)(liu)電(dian)源供電(dian)，定子(zi)僅含一個(ge)繞組，需借助啟動線圈或運行(xing)電(dian)容(rong)器等(deng)以產生(sheng)旋(xuan)轉磁場(chang)。特點是結構(gou)簡單、維修(xiu)方便，多應用于小型(xing)家用電(dian)器等(deng)生(sheng)活場(chang)景。三(san)相(xiang)(xiang)電(dian)機(ji)(ji)采(cai)用三(san)相(xiang)(xiang)交流(liu)(liu)電(dian)源供電(dian)，定子(zi)繞組分(fen)為(wei)(wei)三(san)組，通入互差(cha)120°的交流(liu)(liu)電(dian)就(jiu)可產生(sheng)旋(xuan)轉磁場(chang)。三(san)相(xiang)(xiang)電(dian)機(ji)(ji)效率(lv)(lv)高、功(gong)率(lv)(lv)大、可靠性和精度高，多用于水泵、機(ji)(ji)床等(deng)工業領域。

交流電機按照轉子轉速與定子旋轉磁場的轉速是否相同，交流電機分為同步電機與異步電機。同步電機的轉速恒定，而異步電機的轉速可以隨著負載的變化而調節。常見的電力拖動機械大多由異步電機驅動，如空氣壓縮機、鼓風機、大型起重設備等。而同步電機主要適用于要求轉速恒定的大功率生產機械，如連續式軋鋼機、球磨機等，由于其造價昂貴、維修困難而應用較少。